(57)【要約】【課題】所望のガスを比較的高濃度で含む排気流を発生させることができ、その所望のガスを第三者プロセスに供給して使用することができるＳ−ＥＧＲシステム及び方法を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態は、所望のガスを比較的高濃度で含む排気流を発生させることができ、また、実質的に無酸素のＳ−ＥＧＲプロセスを提供する。この所望のガスは、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）又はアルゴンを含むが、それらに限定されない。【選択図】  図１
2013221507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａｃ入口及びａｃ出口を有する酸化剤圧縮機と、
圧縮機入口及び圧縮機出口を有する圧縮機であって、酸化剤圧縮機とは独立に運転される圧縮機と、
作動流体を動作可能に発生させる１以上の燃焼システムであって、ヘッド端と吐出端とを有していて、ヘッド端が、ａｃ出口、圧縮機出口及び第１の燃料供給部と流体接続している、１以上の燃焼システムと、
圧縮機に動作可能に接続された第１のタービンセクションであって、１以上の燃焼システムから作動流体を受けるＰＴ入口及び作動流体を吐出するＰＴ出口を有する第１のタービンセクションと、
ＰＴ出口に流体接続された排気セクションと、
排気セクションを出る作動流体が圧縮機入口に取り込まれるように排気セクションの吐出部と圧縮機入口との間に流体接続された排ガス再循環（ＥＧＲ）システムであって、作動流体の物理的特性を調整するための制御装置を備えるＥＧＲシステムと、
作動流体の一部を除去する抽出部であって、制御装置と圧縮機とが、抽出部を流れる作動流体の圧力を測定するように作動する、抽出部と、
抽出部に流体接続された熱交換器であって、抽出部から作動液へと熱を伝達する熱交換器と
を備えるシステム。
【請求項２】
制御装置が、圧縮機又は熱交換器のうちの少なくとも一方を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
第１のタービンセクションの下流に流体接続され、燃料を第２の燃料供給部から受ける二次燃焼システムをさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
二次燃焼システムの下流かつ排気セクションの上流に接続された第２のタービンセクションをさらに含む、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
作動液が燃料又は圧縮酸化剤を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
燃料供給部が、燃料を一次燃焼システム及び／又は二次燃焼システムに供給する、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
熱交換器の高温側が、抽出部と抽出部を受けるプロセスとの間のフローストリームに位置する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
熱交換器の低温側が、ａｃ出口と、一次燃焼システムのヘッド端及び二次燃焼システムのヘッド端との間のフローストリームに位置する、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
熱交換器の低温側が、燃料供給部と、一次燃焼システムのヘッド端及び二次燃焼システムのヘッド端との間のフローストリームに位置する、請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
排気セクションの吐出部に流体接続された排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）であって、作動流体から熱を動作可能に除去し、次いで作動流体を吐出する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）をさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
ＥＧＲシステムが、実質的な化学量論的運転条件を支援するように圧縮機入口に流体一体化される、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
抽出部が下流側プロセスに流体接続される、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
熱交換器の低温側が、ａｃ出口と、一次燃焼システムのヘッド端及び二次燃焼システムのヘッド端との間のフローストリームに位置し、
熱交換器の低温側が、燃料供給部と、一次燃焼システムのヘッド端及び二次燃焼システムのヘッド端との間のフローストリームに位置する、請求項７記載のシステム。
【請求項１４】
ａ．取り込まれた酸化剤を圧縮するように酸化剤圧縮機を運転するステップと、
ｂ．作動流体を圧縮するように圧縮機を運転するステップであって、酸化剤圧縮機の運転が圧縮機の運転と独立であるステップと、
ｃ．酸化剤圧縮機からの圧縮酸化剤及び圧縮機からの圧縮作動流体を、１以上の燃焼システムへと送るステップと、
ｄ．燃料を１以上の燃焼システムへと送出するステップであって、１以上の燃焼システムで燃料と圧縮酸化剤と圧圧縮作動流体の混合物を動作可能に燃焼させて作動流体を生じさせるステップと、
ｅ．１以上の燃焼システムからの作動流体を、先ず一次タービンセクションへ、次に排気セクションへと送るステップと、
ｆ．排気セクションの吐出部と圧縮機の入口との間で流体接続された排ガス再循環（ＥＧＲ）システムを、排気セクションを出る作動流体が圧縮機入口に取り込まれるように運転するステップと、
ｇ．作動流体の一部を抽出部へと送るステップと、
ｈ．抽出部からの作動流体から作動液に熱を伝達させるように熱交換器を用いるステップと
を含む方法。
【請求項１５】
作動液が、燃料供給部からの燃料又は酸化剤圧縮機からの圧縮酸化剤を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
圧縮酸化剤に熱交換器の低温側を通過させるステップと、抽出された作動流体に熱交換器の高温側の入口を通過させるステップとをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
圧縮酸化剤の一部を、１以上の燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、圧縮酸化剤の一部が熱交換器の低温側を出るステップをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
圧縮酸化剤の残部を、二次燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、圧縮酸化剤の残部が熱交換器の低温側を出るステップをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
作動流体を第三者プロセスへと送るステップであって、作動流体は、出口を通って熱交換器の高温側を出るステップをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
燃料に熱交換器の低温側の入口を通過させるステップと、抽出された作動流体に熱交換器の高温側の入口を通過させるステップとをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
燃料の一部を、１以上の燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、燃料の一部は、出口を通って熱交換器の低温側を出るステップをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
燃料の残部を、二次燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、残部は、出口を通って熱交換器の低温側を出るステップをさらに含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
作動流体を第三者プロセスへと送るステップであって、作動流体は、出口を通って熱交換器の高温側を出るステップをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
排気セクションの吐出部及びＥＧＲシステムの吸入口に流体接続されたＨＲＳＧを運転するステップであって、ＨＲＳＧは、作動流体から熱を動作可能に除去し、次いで作動流体をＥＧＲシステムに吐出するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
実質的な化学量論的運転条件を支援するように抽出部に近接する燃焼システムを運転するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
ａ．圧縮酸化剤の一部を、１以上の燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、圧縮酸化剤の一部が熱交換器の低温側を出るステップと、
ｂ．圧縮酸化剤の残部を、二次燃焼システムのヘッド端へと送るステップであって、圧縮酸化剤の残部が熱交換器の低温側を出るステップとをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、コンバインドサイクル発電プラントに関し、より詳細には、化学量論的排ガス再循環（Ｓ−ＥＧＲ：stoichiometric exhaust gas recirculation）を組み込んだターボ機械を運転するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気型ターボ機械では、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させて高エネルギー流体（以下、「作動流体」）を生成させ、タービンセクションへと導く。作動流体は、タービンバケットと相互作用して機械的エネルギーを発生させ、エネルギーは負荷へと伝達される。具体的には、タービンバケットは、発電機などの負荷に連結された軸を回転させる。軸の回転は、外部電気回路に電気的に接続されたコイルに電流を誘導する。ターボ機械がコンバインドサイクル発電プラントの一部である場合、タービンセクションを出る高エネルギー流体は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）へと導かれ、作動流体からの熱を水に伝えて蒸気を発生させる。
【０００３】
燃焼プロセスは、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）などの不都合な排気及び／又は汚染物質を生じる。環境及び／又は規制上の理由から、これらの汚染物質を減らす必要がある。排ガス再循環（ＥＧＲ）プロセスは、これらの汚染物質を減らすのに有用である。
【０００４】
Ｓ−ＥＧＲは、供給酸化剤を燃焼プロセスで消費するＥＧＲの一形態である。酸化剤は、例えば、空気又は酸素源を含むことができる。Ｓ−ＥＧＲシステムでは、モル基準で、完全燃焼を達成するに十分な量だけの酸化剤を燃焼システムに供給する。Ｓ−ＥＧＲプロセスは、実質的に無酸素で、所望のガスを比較的高濃度で含む排気流を生じるように構成できる。所望のガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）又はアルゴンが挙げられるが、それらに限定されない。所望のガスを比較的高濃度で含む排気流を発生させることができ、その所望のガスを第三者プロセスに供給して使用することができるＳ−ＥＧＲシステム及び方法に対する強い要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７９５０２４０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００７】
本発明の実施形態では、システムは、ａｃ入口及びａｃ出口を有する酸化剤圧縮機と、圧縮機入口及び圧縮機出口を有する圧縮機であって、酸化剤圧縮機とは独立に運転される圧縮機と、作動流体を動作可能に発生させる１以上の燃焼システムであって、ヘッド端と吐出端とを有していて、ヘッド端が、ａｃ出口、圧縮機出口及び第１の燃料供給部と流体接続している、１以上の燃焼システムと、圧縮機に動作可能に接続された第１のタービンセクションであって、１以上の燃焼システムから作動流体を受けるＰＴ入口及び作動流体を吐出するＰＴ出口を有する第１のタービンセクションと、ＰＴ出口に流体接続された排気セクションと、排気セクションを出る作動流体が圧縮機入口に取り込まれるように排気セクションの吐出部と圧縮機入口との間に流体接続された排ガス再循環（ＥＧＲ）システムであって、作動流体の物理的特性を調整するための制御装置を備えるＥＧＲシステムと、作動流体の一部を除去する抽出部であって、制御装置と圧縮機とが、抽出部を流れる作動流体の圧力を測定するように作動する、抽出部と、抽出部に流体接続された熱交換器であって、抽出部から作動液へと熱を伝達する熱交換器とを備える。
【０００８】
本発明の別の実施形態に係る方法では、取り込まれた酸化剤を圧縮するように酸化剤圧縮機を運転するステップと、作動流体を圧縮するように圧縮機を運転するステップであって、酸化剤圧縮機の運転は圧縮機の運転と独立であるステップと、酸化剤圧縮機からの圧縮酸化剤及び圧縮機からの圧縮作動流体を、１以上の燃焼システムへと送るステップと、燃料を１以上の燃焼システムへと送出するステップであって、１以上の燃焼システムは、燃料と圧縮酸化剤と圧圧縮作動流体の混合物を動作可能に燃焼させて作動流体を生じさせるステップと、１以上の燃焼システムからの作動流体を、先ず一次タービンセクションへ、次に排気セクションへと送るステップと、排気セクションの吐出部と圧縮機入口との間で流体接続された排ガス再循環（ＥＧＲ）システムを、排気セクションを出る作動流体が圧縮機入口に取り込まれるように運転するステップと、作動流体の一部を抽出部へと送るステップと、抽出部からの作動流体から作動液に熱を伝達させるように熱交換器を用いるステップとを含む。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービンの実施形態の簡略化された概略図であり、本発明を実施することができる状況を示す。
【図２】閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービンの別の実施形態の簡略化された概略図であり、本発明を実施することができる状況を示す。
【図３】閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービンの簡略化された概略図であり、本発明の第１の実施形態を示す。
【図４】閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービンの簡略化された概略図であり、本発明の第２の実施形態を示す。
【図５】閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービンの簡略化された概略図であり、本発明の第３実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１２】
本明細書では、詳細な実例の実施形態が開示する。しかしながら、本明細書に開示する具体的な構造及び機能上の詳細は、実例による実施形態を説明する目的を単に表しているだけである。しかしながら、本発明の実施形態は、多くの代替の形態で実施することができ、本明細書に説明される実施形態だけに限定されるものと解釈されるべきではない。
【００１３】
したがって、実例の実施形態は、様々な変形及び代替の形態とすることができるが、実施形態は、図面において実例として例示され、本明細書において詳細に説明される。しかしながら、実例の実施形態を、開示された特定の形態に限定する意図はなく、むしろ、実例の実施形態は、本発明の範囲に入るすべての変形形態、均等形態、及び代替形態を網羅するものであることは理解されたい。
【００１４】
本明細書で使用される特定の用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、実例の実施形態を限定するようには意図されていない。本明細書では、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１５】
第１、第２、一次、二次などの用語は、本明細書において、様々な要素を説明するために使用されることがあり、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素を他の要素から区別するのに使用されるだけである。例えば、実例の実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と称することができるし、同様に、第２の要素は第１の要素と称することができるが、それらに限定されない。本明細書で使用されるように、用語「及び／又は」は、１以上の関連する一連の項目の任意の組合せ、及びすべての組合せを含む。
【００１６】
本明細書では、ある特定の用語は、便益上のためだけに用いられることがあり、本発明の範囲における限定として受け取られることはない。例えば、「上方」、「下方」、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、「下」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」、「後方」などの言葉は、図面に示す構成を単に表している。実際には、本発明の実施形態の１以上の要素は、いずれの方向に向けられていてもよく、そのため、専門用語は、明確に示されていない場合には、そのような変形を網羅するとして理解されるべきである。
【００１７】
本発明は、様々な吸気型ターボ機械に適用することができる。これには、過酷な条件で使用されるガスタービン、航空転用品などが含まれるが、それらに限定されない。以下の詳解は、図１〜図５に例示すガスタービンに関しているが、本発明の実施形態は、異なる構成を備えたガスタービンに適用することができる。例えば、本発明は、図１〜図５に例示す構成部品とは異なる又は追加の構成部品を備えたガスタービンに適用することができるが、それらに限定されない。
【００１８】
本発明の実施形態は、化学量論的条件下で運転する発電プラントに適用することができるが、それに限定されない。この場合、発電プラントは、単純サイクルの構成又はコンバインドサイクル構成の形態を有していてもよい。化学量論的条件は、モル基準で完全燃焼を推進するのに十分な量の酸化剤だけで、燃焼プロセスを実施することと考えることができる。この酸化剤は、例えば、酸素である。完全燃焼は、炭化水素に基づく燃料を酸素で燃焼させ、二酸化炭素及び水を主な副生成物として生み出す。多くの要因が、完全燃焼が起こるかどうかに影響を与える可能性がある。これらの要素には、燃料の分子に近接する酸素、振動、力学現象、衝撃波などが含まれるが、それらに限定されない。一酸化炭素の形成よりも二酸化炭素の形成を促進させるためには、追加の酸素が燃料供給と共に通常送出され、完全燃焼の反応を促進させる。
【００１９】
ここで図面を参照すると、それぞれの数字は、いくつかの図面を通じて同様の構成部品を表している。図１は、閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービン１０５の実施形態の簡略化された概略図であり、本発明を実施することができる状況を示す。
【００２０】
図１において、サイト１００は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１１０と、負荷１１５と、再熱ガスタービン１０５の構成部品から所望のガスを抽出する抽出部２１０とに動作可能に接続される再熱ガスタービン１０５を含む。再熱ガスタービン１０５は、圧縮機入口１２１及び圧縮機出口１２３を備えるＧＴ圧縮機１２０を含み得る。ＧＴ圧縮機１２０は、ＥＧＲシステム２４０から受け入れた再循環排気（以下、「作動流体」という）を取り入れ、作動流体を圧縮し、圧圧縮作動流体を、圧縮機出口１２３を通じて吐出する。再熱ガスタービン１０５は、ａｃ入口１５７を通じて酸化剤を取り入れる酸化剤圧縮機１５５を含み得る。酸化剤は、周囲空気などであるが、それに限定されない。再熱ガスタービン１０５は、その酸化剤を圧縮し、圧縮酸化剤を、ａｃ出口１５９を通じて吐出する。酸化剤圧縮機１５５は、圧縮酸化剤を、空気流管１６５を通じて一次燃焼システム１３０へと送出することができる。空気流管１６５は、排気管１７５、排気弁１８０、昇圧圧縮機１６０、及び隔離弁１７０を含んでいてもよく、それら構成部品の各々は、必要に応じて運転することができる。
【００２１】
本発明の実施形態において、ＧＴ圧縮機１２０は、酸化剤圧縮機１５５とは独立に、別個に運転される。再熱ガスタービン１０５はまた、ＧＴ圧縮機出口１２３からの圧圧縮作動流体、第１の燃料管１９０及び第１の燃料弁１９５を備える燃料供給部１８５からの燃料、並びに、空気流管１６５からの圧縮酸化剤（化学量論的燃焼において十分な量である）を、ヘッド端を通じて受ける一次燃焼システム１３０を含む。一次燃焼システム１３０は、これらの流体を燃焼して作動流体を生成する。作動流体は、実質的に無酸素であってもよく、吐出端を通じて燃焼システムから出る。本発明の実施形態による燃料供給部１８５は、１つだけの供給源から送られる燃料を、一次燃焼システム１３０及び二次燃焼システム１４０に供給することができる。代わりに、燃料供給部１８５は、第１の燃料源から送られる燃料を、一次燃焼システム１３０及び二次燃焼システム１４０の一方に供給し、第２の燃料源から送られる燃料を、一次燃焼システム１３０及び二次燃焼システム１４０の他方に供給してもよい。
【００２２】
再熱ガスタービン１０５の実施形態はまた、一次タービンセクション１３５及び二次タービンセクション１４５を含む。一次タービンセクション１３５は、一次燃焼システム１３０から作動流体の一部を受け入れ、一次燃焼システム１３０に流体接続されるＰＴ入口１３７を備えることができる。一次タービンセクション１３５は、ロータ１２５に隣接する軸線方向において交互に設置された回転部品及び静止部品を含み得る。一次タービンセクション１３５は、作動流体を機械的なトルクに変換し、そのトルクは負荷１１５（発電機、ポンプ、圧縮機など）を駆動する。次いで、一次タービンセクション１３５は作動流体を吐出することができ、作動流体はＰＴ出口１３９を通って二次燃焼システム１４０へと流れ、さらに、二次タービンセクション１４５及び排気セクション１５０へと流れ、そしてＨＲＳＧ１１０へと流れる。ＨＲＳＧ１１０は、作動流体からの熱を、蒸気を発生させるための水へと伝達するように運転する。二次タービンセクション１４５は、一次タービンセクション１３５と同様の構成部品を含んでいてもよく、一次タービンセクション１３５のように運転することができる。
【００２３】
ＥＧＲシステム２４０は、ＨＲＳＧ１１０を出る作動流体をＧＴ圧縮機１２０に動作可能に戻す。ＥＧＲシステム２４０は、ＨＲＳＧ１１０によって吐出された作動流体を受ける。すなわち、ＨＲＳＧ１１０は、ＥＧＲシステム２４０の受入端又は上流端に流体接続されている。ＥＧＲシステム２４０の吐出端は、前述のように、ＧＴ圧縮機１２０の入口に流体接続され得る。ＥＧＲシステム２４０の実施形態は、作動流体の物理的特性を動作可能に調整する制御装置を備える。制御装置は、熱交換器２４５又はＥＧＲ圧縮機２５０の形態を取り得る。以下で詳解するように、ＥＧＲシステム２４０の実施形態は、複数の制御装置を備えていてもよい。ＥＧＲシステム２４０はまた、パージプロセスを容易とするダンパ２３５も備え得る。
【００２４】
抽出部２１０は、第三者プロセスによる使用のために、作動流体の一部を動作可能に除去する。抽出部２１０には、抽出隔離弁２１５、再循環用管２２０、及び再循環用弁２２５を備える回路が内蔵され得る。抽出された作動流体は、前述のように、多くの第三者プロセスにおいて望ましい、実質的に無酸素のガスであり得る。図１及び図２に例示すように、本発明の実施形態では、抽出部２１０は、ＧＴ圧縮機１２０、一次燃焼システム１３０又は一次タービンセクション１３５に配置され得る。ここで、作動流体は、比較的高い圧力を示すものであり得るため、高い圧力の用途に利用できる。この用途には、炭素回収システム（ＣＣＳ）又は高い圧力で実質的に無酸素の所望のガスを必要とする他の用途が含まれ得るが、それらに限定されない。
【００２５】
図１に関する上記の詳解では、Ｓ−ＥＧＲ運転用に構成された再熱ガスタービン１０５の基本的な概念が説明されている。便宜上、図１で特定した構成部品及び要素に対応する構成部品及び要素は、図２〜図５においても同じ符号で同定され、各実施形態を理解するのに必要な場合又は望ましい場合にだけ、具体的に詳解されるのみである。本発明の実施形態は、様々な構成を含み、それら構成の一部は図面には例示されていない場合もある。以下の非限定的な実例は、本発明の実施形態の範囲及び精神に含まれる。一部の構成では、抽出部２１０は、二次燃焼システム１４０の下流に配置され得る。この場合、酸化剤は、一次燃焼システム１３０及び二次燃焼システム１４０のいずれかに、或いは、一次燃焼システム１３０だけに入り得る。この構成において、二次燃焼システム１４０は、実質的に化学量論的な方式で運転することができる。他の構成では、抽出部は一次タービンセクション１３５に隣接して配置されてもよい。この場合、酸化剤は、一次燃焼システム１３０及び二次燃焼システム１４０に入る。この構成において、一次燃焼システム１３０は、実質的に化学量論的な方式で運転することができる。
【００２６】
図２は、閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービン１０５の別の実施形態の簡略化された概略図であり、本発明を実施することができる状況を示す。図２における再熱ガスタービン１０５と図１における再熱ガスタービン１０５との主な違いは、抽出部２１０の位置、並びに、酸化剤供給回路３００及び隔離弁３０５の追加である。この場合、抽出部２１０は、一次タービン１３５の吐出部に配置されている（図２に示す）。この構成において、追加の酸化剤供給回路３００は、圧縮された周囲空気を、二次燃焼システム１４０のヘッド端に供給するように機能することができる。また、二次燃焼システム１４０には、第２の燃料管２００及び第２の燃料弁２０５が内蔵され得る。図２に例示すように、追加の酸化剤供給回路３００には、圧縮酸化剤の流れを一次燃焼システム１３０に供給する回路が内蔵され得る。この場合、回路は、ａｃ出口１５９に流体接続され得る。また、第１の下流端は、一次燃焼システム１３０のヘッド端に接続され得るし、第２の下流端は、二次燃焼システム１４０のヘッド端に接続され得る。
【００２７】
本発明の実施形態は、抽出部２１０を通過する作動流体の温度を低減する方法を提供する。作動流体から除去された熱は、作動液を加熱するのに使用される。作動液は、酸化剤圧縮機１５５から来る圧縮された空気流又は燃料供給部１８５から来る燃料などであるが、それらに限定されない。本発明のこれらの特徴は、再熱ガスタービン１０５の全体の効率を向上させることができる一方、抽出された作動流体の温度を制御するという恩恵をもたらす。
【００２８】
図３は、閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービン１０５の簡略化された概略図であり、本発明の第１の実施形態を示す。図４は、閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービン１０５の簡略化された概略図であり、本発明の第２の実施形態を示す。
【００２９】
図３及び図４に例示すように、本発明の実施形態は、熱交換器３１０を用い、熱を作動流体から作動液へと伝達する。熱交換器３１０は、抽出部２１０に流体接続され得る。熱交換器３１０の高温側は、抽出部２１０と、抽出された作動流体を受ける第三者プロセスとの間のフローストリームに位置する。本発明の実施形態では、熱交換器３１０の低温側は、ａｃ出口１５９と、一次燃焼システム１３０のヘッド端及び二次燃焼システム１４０のヘッド端との間のフローストリームに位置し得る。この構成は、図３に例示す。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、熱交換器３１０の低温側は、燃料供給部１８５と、一次燃焼システム１３０のヘッド端及び二次燃焼システム１４０のヘッド端との間のフローストリームに位置し得る。この構成は、図４に例示す。
【００３１】
使用の際、本発明の実施形態は、図１及び図２に関連して説明したように、再熱ガスタービン１０５の運転と併せて運転する。本発明の第１の実施形態では、圧縮酸化剤に熱交換器３１０の低温側を通過させることができ、抽出された作動流体に熱交換器３１０の高温側の入口を通過させることができる。次に、熱交換器３１０の低温側を出る圧縮酸化剤の一部を、一次燃焼システム１３０のヘッド端へと送ることができる。次に、ほとんど同時的に、熱交換器３１０の低温側を出る圧縮酸化剤の残部を、二次燃焼システム１４０のヘッド端へと送ることができる。次に、熱交換器３１０の高温側を出る作動流体を、出口を通って第三者プロセスへと送ることができる。その第三者プロセスは、炭素回収システムを含み得るが、それに限定されない。
【００３２】
本発明の第２の実施形態では、燃料に熱交換器３１０の低温側の入口を通過させることができ、抽出された作動流体に熱交換器３１０の高温側の入口を通過させることができる。次に、熱交換器３１０の低温側を出る燃料の一部を、出口を通って一次燃焼システム１３０のヘッド端へと送ることができる。次に、ほとんど同時的に、熱交換器３１０の低温側を出る燃料の残部を、出口を通って二次燃焼システム１４０のヘッド端へと送ることができる。次に、熱交換器３１０の高温側を出る作動流体を、出口を通って第三者プロセスへと送ることができる。
【００３３】
図５は、閉サイクル方式で運転する再熱ガスタービン１０５の簡略化された概略図であり、本発明の第３実施形態を示す。ここで、熱交換器５１０の低温側は、ａｃ出口１５９と、一次燃焼システム１３０のヘッド端及び二次燃焼システム１４０のヘッド端との間のフローストリームに位置し得る。熱交換器５１０の低温側はまた、燃料供給部１８５と、一次燃焼システム１３０のヘッド端及び二次燃焼システム１４０のヘッド端との間のフローストリームに位置し得る。
【００３４】
本明細書において、具体的な実施形態が例示されて説明された、当業者においては、同じ目的を達成するように考えられる任意の構成を、示した具体的な実施形態の代用とできること、並びに、本発明は他の状況においては他の適用例があることが理解される。本願は、本発明の任意の適合形態又は変形形態を網羅するように意図される。以下の請求項は、本発明の範囲を、本明細書で説明された具体的な実施形態に限定するようには意図されていない。
【００３５】
当業者には明らかであろうが、幾つかの実施形態に関して述べた様々な特徴及び構成を選択的に適用することによって、本発明の他の実施形態を構成することができる。当業者の能力を考慮に入れるとともに簡略化のため、本明細書では、詳細を繰返して説明することは避けたが、幾つかの請求項に包含される組合せ及び実施形態はすべて本願の一部をなす。さらに、本発明の例示的な実施形態に関する以上の説明から、様々な改良、変更及び修正が当業者には自明であろう。かかる改良、変更及び修正も、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲に属する。さらに、以上の説明は、本願の実施形態に関するものにすぎず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲及びその均等の範囲内で、数多くの変更及び修正をなすことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  サイト
１０５  再熱ガスタービン
１１０  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１１５  負荷
１２０  ＧＴ圧縮機
１２１  圧縮機入口
１２３  圧縮機出口
１３０  一次燃焼システム
１３５  一次タービンセクション
１３７  ＰＴ入口
１３９  ＰＴ出口
１４０  二次燃焼システム
１４５  二次タービンセクション
１５０  排気セクション
１５５  酸化剤圧縮機
１５７  ａｃ入口
１５９  ａｃ出口
１６０  昇圧圧縮機
１６５  空気流管
１７０  隔離弁
１７５  排気管
１８０  排気弁
１８５  燃料供給部
１９０  第１の燃料管
１９５  第１の燃料弁
２１０  抽出部
２１５  抽出隔離弁
２２０  再循環用管
２２５  再循環用弁
２３５  ダンパ
２４０  ＥＧＲシステム
２４５  熱交換器
２５０  ＥＧＲ圧縮機
３１０  熱交換器
５１０  熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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